Страница 7 из 16
В клетках мышц этого запаса хватает на несколько десятков сокращений, а дальше количество АТФ должно восполняться. Синтез АТФ из АДФ и АМФ происходит за счет энергии, выделяющейся при расщеплении углеводов, липидов и других веществ. Превращение АТФ в АДФ На выполнение умственной работы также затрачивается большое количество АТФ. По этой причине людям умственного труда требуется повышенное количество глюкозы, расщепление которой обеспечивает синтез АТФ. Другие соединения.
Клетки синтезируют и другие вещества, необходимые для жизнедеятельности организма. Кроме небелковых гормонов, непосредственно используемых организмом (см. § 3), существуют так называемые летучие гормоны, посредством которых насекомые сообщают друг другу о нахождении пищи, опасности, привлекают особей другого пола. Действие гормонов на организм столь ощутимо, что живые существа распознают их в ничтожных количествах.
Шелкопряды чувствуют запах ароматической железы другой особи на расстоянии до 3 км. Существуют гормоны и у растений – фитогормоны. Они ускоряют рост и созревание плодов. Кроме гормонов, клетки растений синтезируют соединения, привлекающие опыляющих насекомых и отпугивающие растительноядных. Растения способны вырабатывать вещества, подавляющие рост конкурирующих видов. 1. В чем состоит основная функция АТФ? 2. Какие связи называют макроэргическими? 3. Назовите органоиды, синтезирующие АТФ?
За счет какой энергии происходит этот синтез? 4. Почему спортсменам и людям умственного труда требуется особенно много глюкозы? 5. Какие функции небелковых гормонов вы знаете? Глава 2. СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ КЛЕТКИ Клетка способна к самосохранению, саморегуляции и самовоспроизведению. Она обладает всеми свойствами живой системы: растет, размножается, осуществляет обмен веществ и энергии, реагирует на внешние раздражители и способна к движению.
Ни одна из ее составных частей не обладает совокупностью этих качеств. Поэтому клетка является наипростейшей биосистемой – элементарной единицей жизни. В процессе жизнедеятельности различные функции клетки осуществляются ее составными частями – оболочкой, органоидами и ядром. Органоиды могут иметь мембрану (мембранные), а могут и не иметь ее (немембранные).
Клетка бактерий и синезеленых водорослей не имеет оформленного ядра. Такие организмы называют прокариотами (<греч. karion ядро). Существа, клетки которых содержат ядра, ученые назвали эукариотами. Существуют организмы, состоящие из одной клетки, – это бактерии, простейшие и одноклеточные водоросли. Многоклеточные организмы состоят из групп клеток, различных по своему строению.
Например, из нервных, костных и мышечных клеток – у животных; клеток корня, стебля и листьев – у растений. § 7. Клеточная теория Термин «клетка» ввел в середине 1665 г. английский натуралист Р. Гук. Рассматривая в микроскоп собственной конструкции тонкий срез пробкового дерева, Гук увидел, что вещество состоит из ячеек, названных им клетками. В 1833 г. шотландский ботаник Р.
Броун обнаружил внутри клеток растений плотные образования, которые назвал ядрами. В 1838 г. немецкий биолог М. Шлейден первым пришел к замечательному выводу: ядро является обязательным элементом строения всех клеток, и показал важность ядра для формирования клеток. Это открытие положило основу для изучения структуры всех клеток. Ознакомившись с исследованиями М.
Шлейдена, его соотечественник физиолог Т. Шванн был обрадован: похожие на ядра образования он обнаружил и в клетках животных. Вместе эти ученые сформулировали клеточную теорию, основное положение которой гласит: все растительные и животные организмы состоят из клеток, сходных по строению. Т. Шванн и М. Шлейден полагали, что новые клетки могут формироваться в организме из межклеточного вещества. В 1858 г. немецкий анатом Р.
Вирхов доказал, что каждая новая клетка возникает только от такой же клетки путем деления. Ему принадлежит знаменитая формулировка «omnis cellula ex cellula » («всякая клетка от клетки»). Академик Российской Академии наук К. Бэр обнаружил у млекопитающих яйцеклетку и показал, что с этой единственной клетки начинают свое развитие все организмы.
Таким образом, клетка – не только самая простая единица живого, но и элементарная единица развития жизни. Успехи науки, изучающей строение и функции клеток, – цитологии (<греч. kytos сосуд) – неразрывно связаны с развитием методов исследования: совершенствованием светового микроскопа и появлением электронного, применением методов выявления клеточных структур путем их избирательного окрашивания специальными красителями.
Стеклянная капелька голландского исследователя Антони ван Левенгука (начало XVIII в.) увеличивала объекты в 270 раз. Современные световые микроскопы дают увеличение в 3 000 раз, а электронные – в 1 000 000 раз. Появившиеся в 1940-х годах электронные микроскопы вместо света используют поток электронов, а вместо линз – электромагнитные поля, фокусирующие электроны.
С использованием электронного микроскопа удалось исследовать устройство органоидов клетки. Состав и строение клетки изучают также методом центрифугирования. Ткани предварительно измельчают до разрушения клеточных оболочек и помещают в центрифугу. Различные клеточные органоиды имеют разную плотность. При вращении более плотные органоиды осаждаются быстрее и попадают на внешние слои, а менее плотные, слой за слоем, – на внутренние.
Эти слои разделяют и исследуют органоиды отдельно. Для изучения однотипных растительных или животных клеток широко используется метод культуры клеток и тканей. Из одной или нескольких клеток на специальной питательной среде выращивается группа клеток или даже целое растение. Клеточная теория, основанная в XIX века, сохраняет свое значение и в современной науке.
Теперь она дополнена результатами многочисленных исследований химического состава, строения и функций клеток различных организмов, изучением закономерностей их развития и размножения. Клетки человеческого мозга – нейроны Различные формы клеток: 1 – эпителий кишечника, 2 – бактерии, 3 – амеба, 4 – инфузория-туфелька, 5 – икринка (яйцеклетка)
, 6 – эвглена зеленая, 7 – эритроциты, 8 – лейкоциты, 9 – нервная клетка, 10 – мышечная клетка Современная клеточная теория включает следующие основные положения: 1. Все организмы состоят из клеток, которые являются их основной структурной и функциональной единицей. 2. Клетки всех организмов сходны по своему химическому составу, строению и функциям. 3.
Каждая новая клетка образуется только в результате деления материнской. 4. В многоклеточных организмах клетки специализируются по функциям и образуют ткани. 5. Клетки многоклеточных организмов имеют одинаковую генетическую информацию, но отличаются активностью различных генов, что приводит к дифференцировке клеток – различиям в их строении и функционировании.
Строение животной клетки Остановимся подробнее на этих положениях. Клетки имеют способность к росту, размножению, дыханию, выделению, используют и превращают виды энергии, реагируют на внешние раздражители. Отдельные части клетки (органоиды) не в состоянии выполнить весь комплекс жизнедеятельности, поэтому клетка – наименьшая единица живого.
Жизнь многоклеточного организма строится в удивительно тесном и слаженном взаимодействии его клеток. Так, эритроциты обеспечивают кислородом все клетки организма, секреторные клетки выделяют гормоны для многих других клеток, а нейроны образуют целые сети в организме. Неклеточную форму жизни имеют лишь вирусы. Они очень просты по строению, их изучением занимается вирусология.
В зависимости от предназначения клетки ее форма и размер могут быть самыми различными. Клетки покровных тканей плоские, а нервных – вытянуты в длинные нити. Встречаются шаровидные, дисковидные и кубические клетки. Средний размер растительных клеток 30-40 микрометров (1 мкм =10-6м), животных 20-30 мкм. Длина отдельных отростков нервных клеток может достигать 1 метра.
При всем многообразии клетки сходны по своему химическому составу, строению и функциям. Все они имеют ядро и цитоплазму. В цитоплазме в световой микроскоп видны органоиды: пластиды, митохондрии, комплекс Гольджи и др. Строение растительной клетки Исследование жизнедеятельности клеток имеет большое значение для предупреждения и лечения многих заболеваний.
Именно в клетках появляются и развиваются нарушения, приводящие к серьезным расстройствам всего организма. Раковые опухоли представляют собой злокачественные изменения, возникающие в клетках. Недостаточная активность группы клеток поджелудочной железы, вырабатывающих гормон инсулин, приводит к заболеванию сахарным диабетом. У домашних животных проникновение простейших (кокцидий)